Земляные плотины, являясь древнейшим типом плотин, и в настоящее время имеют самое широкое распространение. Эти плотины можно строить практически на любых основаниях, что является их крупнейшим преимуществом. Перечень некоторых земляных плотин сравнительно большой высоты приведен в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Земляные плотины

Наименование плотины	Год окончания строительства	Наибольшая высота, м	Страна
Андерсон Рэнч	1950	139	США
Плотина ГАЭС	1959	129	Люксембург
Сер-Понсон	1961	122	Франция
Барири	1967	112	Бразилия
Грин Маунтин	1943	94	США
Грэнби	1950	91	США
Винзор	1940	90	США
Сионская	1962	85	СССР
Качума	1953	84	США
Алькова	1938	81	.
Мингечаурская	1953	80	СССР
Дир Крик	1941	72	США
Серебрянская № 2	1972	64	СССР
Капчагайская	1972	51	СССР
Иркутская	1958	41	СССР

        По способам постройки земляные плотины делятся на насыпные, возводимые путем отсыпки грунта в тело плотины (насухо или в непроточную воду) и намывные, возводимые средствами гидромеханизации земляных работ.
        Способ постройки плотины существенно влияет на ее конструктивные особенности.
        Земляные насыпные плотины по конструктивным признакам принято разделять на следующие основные типы (рис. 6.1):

Рис. 6.1. Основные типы земляных насыпных плотин (схема).
1 - суглинок; 2 - песок; 3 - гравий; 4 - экран грунтовый; 5 - экран из негрунтового материала; 6 - понур; 7 - ядро; 8 - диафрагма.

        1) плотины из однородного грунта, т. е. выполненные из одного вида слабоводопроницаемого грунта (рис. 6.1 а);
        2) плотины из неоднородного грунта, т. е. выполненные из разных грунтов; часто отдельные грунты в теле плотины располагают так, чтобы водопроницаемость плотины увеличивалась по направлению от верхнего бьефа к нижнему (рис. 6.1 б), иногда же наиболее водонепроницаемый грунт помещают в центральной части профиля плотины (рис. 6.1 в);
        3) плотины с наружной (верховой) маловодопроницаемой иди водоне-проницаемой противофильтрационной преградой в виде экрана, выполненного из маловодопроницаемого грунта (рис. 6.1 г, е), асфальтобетона, полиэтиленовой пленки и т. п. (рис. 6.1 д); 4) плотины с внутренней (центральной) маловодопроницаемой или водонепроницаемой преградой в виде ядра, образованного маловодо-проницаемым грунтом (рис. 6.1 ж), или диафрагмы (рис. 6.1 з) из негрунтовых материалов - бетона, железобетона, асфальтобетона, полиэтиленовой пленки, металла и т. п.
       Как видно из приведенных на рис. 6.1 схем, поперечное сечение земляной плотины представляет собой обычно трапецию. Минимально возможный ее профиль определяется устойчивостью откосов, т. е. величиной угла

(рис. 6.2), который зависит от вида грунта и высоты плотины.

Рис. 6.2. Поперечное сечение земляной плотины.
1- берма.

При относительно невысоких плотинах коэффициенты откосов тв и тн назначают на основании данных практики; в случае же достаточно высокой плотины предварительно намеченные откосы подвергают поверочному статическому расчету, способ производства которого рассматривается в "Механике грунтов". При этом имеют в виду, что обычно коэффициент откоса земляной плотины

редко в практике плотиностроения встречаются коэффициенты откоса т = 1,5

1,75 и т = 4,5

6,0 и выше.
        На откосах плотины могут устраиваться бермы, позволяющие создавать более удобные условия для надзора за откосом и ремонтом его покрытия, увеличить общую устойчивость откосов, увеличить ширину плотины понизу и тем самым удлинить пути фильтрации в основании.
        Отметку гребня земляной плотины находят исходя из известных отметок НПУ и ФПУ так же, как это было указано для бетонных плотин, например, по формуле (5.8), в которую вместо высоты волны hв вводят высоту наката волны hнк соответствующей обеспеченности.
        Земляная плотина, поперечные размеры которой определены по изложенным выше соображениям, получается настолько тяжелой и, следовательно, устойчивой, что заведомо не требует поверочных расчетов на сдвиг, опрокидывание или тем более всплытие.
        Материал тела любой земляной плотины всегда в той или иной мере проницаем для воды. Поэтому в теле плотины и в ее основании создается поток воды, фильтрующейся из верхнего бьефа в нижний. Свободная поверхность этого фильтрационного потока называется депрессионной поверхностью. В зоне насыщения водой грунт взвешивается гидростатическим давлением и подвержен дейcтвию фильтрационных сил, стремящихся сдвинуть частицы грунта, что в определенных случаях может привести к выносу материала плотины в нижний бьеф (суффозии) и обрушению откоса.
        Для выполнения фильтрационных расчетов земляных плотин используется более десяти различных приемов и формул. Сведения по большинству из них приводятся в учебниках и справочниках по гидравлике, в частности, в работе [7]. В наиболее ответственных случаях при определении фильтрационных характеристик потока обращаются к экспериментальному методу ЭГДА.
        Надежность насыпных плотин во многом зависит от качества выполнения земляных работ, которые могут осуществляться двумя принципиально разными способами:
        1) "сухой способ", когда в тело плотины отсыпают карьерный грунт и затем уплотняют его до заданной объемной массы теми или иными механическими средствами (укаткой различными катками, тромбованием, вибрированием);
        2) "мокрый способ", когда на месте отсыпки грунта в тело плотины создают небольшие "карты", т. е. обвалованные участки, заполненные водой, причем грунт, доставленный самосвалами, отсыпают в воду; здесь также имеет место некоторое уплотнение отсыпанного грунта механическими средствами (самосвалами) .
        Земляные намывные плотины возводят методом гидромеханизации (рис. 6.3). Гидромеханизация земляных работ предусматривает механизацию трех разных процессов:

Рис. 6.3. Основные типы (а - г) земляных намывных плотин (схемы).
1 - ядерная центральная зона; 2 - промежуточная зона; 3 - боковая зона, выполненная гравийио-песчаным грунтом; 4 - боковая каменно-набросная призма (банкет).

1) разработку грунта в карьерах, которая осуществляется или при помощи так называемых гидромониторов - "особых брандспойтов" (если карьеры находятся над водой), или при помощи землесосов (если карьеры находятся под водой);
2) транспорт грунта из карьеров в тело плотины; здесь так называемая пульпа или гидросмесь (механическая смесь воды и грунта) той или другой консистенции, перемещается в напорных трубопроводах (при помощи особых насосов) или (реже) самотеком в открытых лотках; 3) укладку (намыв) грунта в тело плотины.